电力电子器件介绍课件.ppt

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1、1.1半导体基础知识导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。1.1.1本征半导体纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。一、半导体导电特性处于导体（低价元素构成）和绝缘体（高价元素构成）之间，称为半导体，如锗、硅等，均为四价元素。共价键价电子共有化，形成共价键的晶格结构1.1.1本征半导体纯净的具有晶体结构的

2、半导体称为本征半导体。一、半导体二、本征半导体的导电情况金属导电是由于其内部有自由电子存在(载流子),在外电场的作用下,自由电子定向移动,形成电流.半导体中有两种载流子:自由电子和空穴自由电子空穴在外电场作用下，电子的定向移动形成电流++++++++--------在外电场作用下，空穴的定向移动形成电流++++++++--------1.本征半导体中载流子为电子和空穴;2.电子和空穴成对出现,浓度相等;3.由于热激发可产生电子和空穴,因此半导体的导电性和温度有关,对温度很敏感。总结1.1.2杂质

3、半导体一、N型半导体在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半导体。电子----多子;空穴----少子.converteam作者：周宇1.1.2杂质半导体二、P型半导体在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了P型半导体。空穴----多子;电子----少子.注意杂质半导体中，多子的浓度决定于掺杂原子的浓度；少子的浓度决定于温度。converteam作者：周宇1.1.3PN结采用不同的掺杂工艺，将P型半导体与N型半导体制作在同一

4、块硅片上，在它们的交界面就形成PN结。PN结具有单向导电性。一、PN结的形成P区N区converteam作者：周宇一、PN结的形成在交界面，由于两种载流子的浓度差，出现扩散运动。converteam作者：周宇一、PN结的形成在交界面，由于扩散运动,经过复合,出现空间电荷区空间电荷区耗尽层converteam作者：周宇一、PN结的形成当扩散电流等于漂移电流时，达到动态平衡，形成PN结。PN结converteam作者：周宇1.由于扩散运动形成空间电荷区和内电场;2.内电场阻碍多子扩散，有利于少子漂移

5、;3.当扩散电流等于漂移电流时，达到动态平衡，形成PN结。总结converteam作者：周宇二、PN结的单向导电性1.PN结外加正向电压时处于导通状态加正向电压是指P端加正电压，N端加负电压，也称正向接法或正向偏置。converteam作者：周宇内电场外电场外电场抵消内电场的作用，使耗尽层变窄，形成较大的扩散电流。converteam作者：周宇2.PN结外加反向电压时处于截止状态外电场和内电场的共同作用，使耗尽层变宽，形成很小的漂移电流。converteam作者：周宇三、PN结的伏安特性正向特性

6、反向特性反向击穿PN结的电流方程为其中，IS为反向饱和电流，UT≈26mV，converteam作者：周宇1.2半导体二极管converteam作者：周宇1.2半导体二极管将PN结用外壳封装起来，并加上电极引线就构成了半导体二极管。由P区引出的电极为阳极（A），由N区引出的电极为阴极（K）。二极管的符号：PN阳极阴极converteam作者：周宇converteam作者：周宇功率二极管的工作原理由于PN结具有单向导电性，所以二极管是一个正方向单向导电、反方向阻断的电力电子器件。convertea

7、m作者：周宇1.功率二极管的特性(1)功率二极管的伏安特性二极管具有单向导电能力，二极管正向导电时必须克服一定的门坎电压Uth(又称死区电压)，当外加电压小于门坎电压时，正向电流几乎为零。硅二极管的门坎电压约为0.5V，当外加电压大于Uth后，电流会迅速上升。当外加反向电压时，二极管的反向电流IS是很小的，但是当外加反向电压超过二极管反向击穿电压URO后二极管被电击穿，反向电流迅速增加。伏安特性UI导通压降:硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。反向击穿电压UBR死区电压硅管0.6V,锗管

8、0.2V。converteam作者：周宇环境温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移，反向特性曲线下移。在室温附近,温度每升高1°C,正向压降减小2~2.5mV;温度每升高10°C，反向电流约增大1倍。二极管的特性对温度很敏感。converteam作者：周宇稳压二极管及应用1.稳压管的工作原理稳压管的符号converteam作者：周宇2.稳压管的主要参数①稳定电压UZUZ是指击穿后在电流为规定值时，管子两端的电压值。②稳压电流IZ③额定功耗PZMIZ是稳压二极管正常工作时的参考电流。工作电流小于